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摘  要：本人通過十多年對《操作系統》課程的教學和研究，提出一種“基于支架搭建的學導式教學法”，在教師引導，學生自主學習的過程中，所有的教學環節都是以學生為主體，實踐表明，采用該教學模式講授操作系統課程，不但使學生容易掌握操作系統的基本原理、實現機制和基本算法，而且有利于培養學生的學習能力，激發學生的求知欲，從而培養學生的獨立探索和創新能力。

關鍵詞：支架搭建；學導式；操作系統 ；引導；主體

        一、引言

        1.1操作系統課程的特點

        操作系統是計算機系統中不可缺少的最底層系統軟件。是“計算機專業”的一門必修課，學習操作系統可為學生較全面的建立起關于計算機系統的概念。本課程從資源管理和用戶接口等角度介紹操作系統的基本原理、實現機制和基本算法等。并結合目前的典型操作系統進行具體分析，加深對操作系統基本原理的理解和認識。課程中有許多必須掌握的重點和難點。其特點是理論知識多，概念性強，涉及相關課程多，抽象，枯燥，難學。

        1.2操作系統課程的教學現狀

        目前大多數學生感覺只要會用操作系統就行，學習操作系統原理好象用處不大。這就降低了學生的積極性，造成部分學生從心理上對該課程并不是很重視，學生學習就沒有動力。同時，操作系統原理與硬件關系較大，在實驗中，實現易于操作和理解的系統化的實驗體系較難，教學方法單一，一般的操作系統教材大多是以抽象的原理敘述為主，理論往往與實際應用融通不夠，造成理論與實踐脫節，講解過程中缺乏對知識點的串聯和實例化的講解，使得學生學完操作系統課程后，無法把所學知識與目前常用操作系統聯系起來，更無從實現操作系統的功能了。學生得不到感性認識，難以引起學生的興趣和主動性。

        在和師生的交流中，普遍反映計算機操作系統課程難教也難學，枯燥而繁雜的理論，往往又不能真正應用于操作系統的現實中，純粹是各種原理和算法的羅列，教與學兩方面都覺乏味。特別是網絡的迅速發展促使計算機操作系統有了較大發展,必然對“計算機操作系統”教學有著更新更高的要求。而高校計算機操作系統的教學在教學模式、教學方法、教學內容、上機實驗等環節上都滿足不了實際需求。再加上課程自身的原因和目前的教學方法和教學環境等因素，因此對《操作系統》課程進行教學改革勢在必行。

        本人通過十多年對《操作系統》課程的教學經驗和研究，提出一種“基于支架搭建的學導式教學法”，簡單的說，就是按照學生的智力，為學生建立理解問題的構架——>組成知識的概念框架——>學生參與，教師引導，師生互動——>分析難點重點得出結論——>歸納總結的方法，這種教學方法，把支架教學、問題教學和學導式教學有機的結合起來，從而提高學生的自學能力、分析問題的能力、解決問題的能力和邏輯思維能力。

        二、改進課堂教學模式

        2.1搭建操作系統課堂新型教學模式

        課堂教學是教學中普遍使用的一種手段，它是教師給學生傳授知識和技能的全過程，它主要包括教師講解，學生問答，教學活動以及教學過程中使用的教具。課堂教學是素質教育的主陣地，但傳統課堂教學有很多不足，例如忽視了學生的課堂主體，教學方法單一，枯燥，容易使學生失去學習興趣，不利于學生對教學難點的掌握。使學生喪失了學習的主動性、自主性和創造性。本人結合操作系統課程的特點和目前教學過程中表現出的不足，經過長期教學實施和研究的積累，建立“基于支架搭建的學導式”的教學講授模式。逐步形成了卓有特色和成效的創新人才教學方法，并逐步建立了完善的實施管理體系，提高了教學效果。

        1、基于支架搭建的學導式教學法的理論基礎

        支架式教學是建構主義的一種教學模式。支架式教學法的定義也很多。目前，比較有影響、流行的定義源自于歐共體“遠距離教育與訓練項目”(DGXⅢ)的有關文件。支架式教學被定義為“支架式教學應當為學習者建構對知識的理解提供一種概念框架(conceptual framework)。 這種框架中的概念是為發展學習者對問題的進一步理解所需要的，為此，要先分解學習任務，以便于把學生引入更深入的理解。[2]”支架式教學法認為恰當的教學應該從教師的外部輔導到學生的自我內化這一次序進行。它是以學生為中心，教師為學生提供學習支架的一個教學過程，學生利用情境、協作、會話等學習環境要素充分發揮他們的主動性和積極性，把學習的控制權逐漸由教師轉移給學生自己，最終達到使學生有效地實現自我學習的方法。從支架的表現形式來看：可以分為范例、問題、建議、工具、圖表等。在實際授課過程中，采用哪種支架教學法，應該圍繞當前學習的主題，按“最臨近發展區”的要求，建立相應的支架，將學生引入一定的問題情景，也就是進入支架的某個層次，再由教師啟發引導，學生獨立探索，從而確定與概念相關的各種屬性，掌握當前學習的重點和難點。

        學導式教學法既是一種教學法，同時也體現一種教學組織模式。學導式教學法突出學生自學、教師引導的思想。學導式教學法是在教師指導下，學生進行自學的一種方法。是一種充分重視教學過程中“學”的因素的教學。學導式教學模式真正把學習的主動權交給了學生，同時也把學好這門課的責任交給了他們。在充分發揮學生主動性的基礎上，教師采用各種教學手段創造條件、積極引導，為使學生主動探索，開發智力，發展體能，成為學習的真正的主人。學導式教學法突出學在導前，先學后教，讓學生“學”在前面，積極進行“自學和解疑”，這都是以學生為主體的活動，讓學生充分利用自己的潛能去主動獲取未知的知識[3]。#p#分頁標題#e#

        基于支架搭建的學導式教學法是支架式教學和學導式教學方式的一種有效結合。教師需要在課前明確教學主題的目的和重點難點，估計學生的理解能力和學生的知識層次，為學生搭建有效學習的支架，然后引導學生思考問題，分析問題和解決問題，在此模式的教學過程中，能夠有效調動學生的積極性，提高學生的學習興趣，是老師和學生之間實現了雙向互動，課堂氣氛活躍，教學效果明顯。

        2、基于支架搭建的學導式教學法的教學模式

        教學改革研究小組成員結合教學實踐，在十多年的教學研究過程中，改革了計算機操作系統課程中傳統的教學模式，設計并實施了“基于支架搭建的學導式教學法”的教學講授模式。如圖1所示。

        圖1基于支架搭建的學導式教學模式

        該模式的教學中，將計算機操作系統課程的系列內容搭建成一個個支架，讓學生首先體驗學習主題的任務情景，并產生任務意識，以“疑“為主軸，學為主體，探討問題的原因及解決辦法，學生可以選擇不同的學習方式，可以利用網絡資源自主學習，也可以“學生和學生”之間、“老師和學生”之間小組討論的形式進行協作學習，或者進行探索與研究問題的探究性學習。教師在教學過程中的主要職責是引導學生進入自主學習的狀態，培養、鍛煉、提高學生“自主、協作及探究”的學習能力。使學生主動探索，成為學習的真正的主人[4]。該模式具有以下幾個方面的特征： “支架式”教學策略的運用為學生的有效探究提供了支持和幫助，能夠使學生對每個學習主題有一個整體的認識，并形成對事物的概念框架；學導式促進學生的全面發展，學導式讓學生不僅學會知識，還要運用知識，還要會動手、動腦；激發了學生的學習興趣，提高了課堂效率，發展了學生的思維，也在一定程度上提高了學生的科學素質；在具體教學中，還設計并實施了“問題探究”與“協作學習”相結合的“互動”理論課堂教學模式，同時結合實踐教學，形成一套自主學習與協作學習的教學模式。

        2.2基于支架搭建的學導式教學法的實施過程

        基于支架搭建的學導式教學法“按照學生的智力，為學生建立理解問題的構架——>組成知識的概念框架——>學生參與，教師引導，師生互動——>分析難點重點得出結論——>歸納總結的方法”展開教學內容，在教師引導，學生自主學習的過程中，所有的教學環節都是以學生為主體，，這樣有利于培養學生的學習能力，激發學生的求知欲，從而培養學生的獨立探索和創新能力。

        在操作系統課程里，應根據課程內容的不同，搭建不同類型的支架，然后教師采用學導式教學法，學生參與，教師引導，師生互動，分析難點重點得出結論，最后歸納總結，完成整堂課程的教學，譬如：在講解進程同步問題時，應搭建一個案例支架，以病人去醫院看病為例，看病過程可以看成是兩個活動：化驗活動和診斷活動，這兩個活動就是兩個進程，化驗單和化驗結果類似與進程同步問題中的信號量。在講解進程調度算法時，也可以用日常生活中在車站排隊等搭建案例支架；又譬如在“操作系統”課程中,“多道程序設計技術”、“進程”、 “線程”、 “緊湊技術”等很多概念和技術的引入都有它的原因，在講解這些概念時可以搭建問題支架：為什么要引入這些概念和技術？他們能解決什么問題？是如何解決的？解決后又會帶來什么樣的新問題？在這種特定主題的學習中，教師可以預期學生可能遇到的困難時，對支架問題進行適當設計是必要的。這樣我們對任何一個概念的講解和任何一種技術的引進，都努力去搭建問題支架。有問題的提出，就有引發思考和爭論，就能啟動學生的思維，就會活躍課堂氣氛，也就不再感覺操作系統“枯燥和乏味”了。這樣就把抽象難懂的理論講得生動活潑, 使學生能抓住重點,感覺課堂講授有趣味。因此把“問題”引用到學導式教學中，搭建問題支架，引導學生發現問題，對于培養他們的問題意識，提升他們的創新能力有一定的作用。

        三、基于支架搭建的學導式教學模式在操作系統課程中的實現

        3.1要把握操作系統課程中的教學重點和難點

        操作系統原理課程是以“操作系統的五大功能”為主線，貫穿整個教材的，通過多年操作系統課程的教學實踐,我們認為在該課程學中應注重把握操作系統課程中的重點和難點。典型的重點和難點內容有： 單道與多道、并發與并行、同步與互斥、設備緩沖等概念的理解與區別；進程同步與互斥中的信號量機制、進程調度等算法的理解；存儲管理的原理與算法、虛存、頁面置換等算法的理解；磁盤調度等算法的理解與實現、中斷/異常處理過程、文件系統的目錄結構、文件存儲、訪問權限等等。把握了這些重點和難點，就能抓住操作系統課程的精髓。

        對于這些重點和難點，在采用“基于支架搭建的學導式教學法”的教學組織方面，教師通過教學研討教學主題的重點、難點給學生精心設計搭建學習新知識的有效支架，使抽象的概念具體化、形象化，在引導學生思考、答疑、解疑時，了解學生的掌握情況，實施調整引導策略、更新教學手段，并輔以分組等形式激發學生的學習興趣。教學實施方面，對于概念通過建立概念框架、結合實際操作系統引導學生、讓學生理解并掌握；對于各種算法，則通過案例支架、圖表支架等，直觀地講述算法的原理和流程，同時通過多種算法的比較獲得更好的講解效果。

        3.2調整優化教學內容，構建完整的課堂知識結構。

        操作系統在整個計算機中處于承上啟下的地位, 操作系統課程的先修課程是程序設計語言、數據結構、計算機組成原理。這便決定了操作系統課程與其他課程之間的緊密聯系及彼此間教學內容的重疊性。另外，就操作系統教材本身，好多章節中的內容相互重復，譬如：在進程調度算法中的FCFS算法和FPF算法，在設備分配算法中也有FCFS算法和FPF 算法，基本缺頁置換中的LRU算法和LFU算法，頁式虛擬存儲中也有LRU算法和LFU算法，這部分內容相同，前面講過，后面可一帶而過。又因教材中的信息既有學生已知的，也有學生未知的。也可一帶而過，而那些容易引發學生思考、培養能力的部分，應作為教學重點，引導學生深入挖掘，直到學生滿足為止。因此，教師在教學設計中，必須熟悉教材各部分的內容，避免有的知識點重復多次的被講解，教材中許多知識的呈現都能激發教師的創造性。備課應考慮學生的認知水平和興趣愛好，根據教學目標對教材進行取舍，力求實用化，努力挖掘教材中能力訓練素材和具有思維價值的材料，及時添加更新教學內容。構建完整的課堂知識結構，再通過各種方式加以合理組合，使學生對學習內容有興趣。#p#分頁標題#e#

        3.3加強實踐教學環節，注重創新能力的培養

        創新能力的培養要給學生一個自由的空間，我們在操作系統課程中安排了“課堂實驗、課程設計、知識競賽、創新訓練的實驗教學鏈，實驗要求學生自己分解任務，安排分工等。由于沒有標準的和現成的答案，學生在實驗前要自己查找資料，設計方案，交流討論。

        操作系統課程實驗是一個非常重要的教學環節,對理解操作系統的基本理論,掌握操作系統的具體實現技術,體驗操作系統的抽象思維方法,培養規范的系統程序設計能力,都具有十分重要的意義。操作系統課作為計算機及其相關專業重要的專業基礎理論課程,課堂理論教學環節相對成熟。但在實際教學過程中，一般學校由于條件限制很少有機會讓學生完成所有實驗，甚至有的學校根本不做實驗，我們應該改變這個現狀。

        在操作系統實驗中，設置面向實際應用的操作系統實驗，使學生掌握針對實際應用的系統，為了理論聯系實際，在教授原理和實驗中，因 Linux操作系統源碼公開，應用廣泛，而且還是免費的，故引入Linux操作系統作為實例，加深對操作系統原理的理解和認識。

        操作系統實踐教學改革的難點主要包括學生實驗課題、內容及要求的確立和操作系統綜合模塊化實驗開發平臺的建設等兩方面。目前實踐教學內容以“處理機管理、內存管理、設備管理和文件管理”四個方面來展開。在今后的實踐教學改革過程中可考慮引入進程與線程的實現、文件管理系統的設計等實驗項目。教師在設計實驗內容時，有意識地將教學與操作系統的新發展、新技術、新內容融合到操作系統教學中，不斷更新理論和實踐教學內容和方法。建立“課堂實驗+課程設計+知識競賽+創新訓練”的完整的實踐教學鏈。學生可自行設計完成實驗，建立操作系統案例庫，優秀作品可選入案例庫，供學生相互之間學習和不斷改進，讓學生在理論與實踐的結合中掌握基本方法，積累經驗，通過不斷的探索，在經歷創新的艱辛中體驗創新的樂趣。

        四、基于支架搭建的學導式教學法的教學效果

        基于支架搭建的學導式教學法的教學效果先后在計算機科學與技術專業2006——2008級全體學生中以及在應用技術專業2009學生中的“計算機操作系統”課程中得以實施，并取得了顯著效果。

        1.激發了學生的學習興趣。

        在教學實踐中，通過教師搭建理論課堂與實踐教學的平臺，老師引導啟發學生自主學習，在課程實施過程中，實現師生、生生互動，分析難點重點得出結論最后歸納總結的方法，這種交互方式，學生非常樂于接受，使學生不再感覺操作系統課程抽象、難懂、枯燥，而是覺得有問題可以探討，分析和解決，使學生能抓住重點,感覺課堂講授有趣味。

        2.掌握操作系統的原理。

        通過本課程學習，使學生掌握操作系統的基本原理，基本算法和實現機制，并結合目前的典型操作系統（以Linux操作系統為實例）進行具體分析，加深對操作系統基本原理的理解和認識。

        3.注重能力的培育。

        通過搭建支架，引導學生思考、精心構造涉及現代操作系統核心技術的和面向應用的創新型課程設計，精心選取實際操作系統環境。學生通過這些教學環節，激發創造性，提高學生們學習新知識的能力、解決問題分析問題的能力。

        五、總結

        幾年來的教學實踐表明，采用基于支架搭建的學導式教學法，不僅使學生更好地掌握了操作系統課程的基本教學內容，而且，學生設計解決具體問題的能力大大提高，全面提高了課程的教學質量。教學實踐中，我們體會到基于支架搭建的學導式教學模式比較適合原理性比較強的課程，老師應能以多元化，多層次形式呈現教學內容，對于該課程，學生能按自身學習基礎，興趣及認知風格來自主學習，,實現互動學習，主動學習。

        對“操作系統”課程教學模式理論的探討，還需要通過實踐來不斷地論證和改進。還應完善教學網站，建立操作系統試題庫，開發該科目的在線考試系統。教育在發展，教學模式，教學方法都在個改變。隨著我們的不斷探索，不斷地研究，我們的教學會更加完善！

參考文獻：

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[2] 何克抗，鄭永柏，謝幼如．教學系統設計［M］．北京：北京師范大學出版社2002.10．164

[3]張人杰，大教育學[M]廣州：廣東高等教育出版社，2003：315

[4] 李勇帆.基于大學生自主創新能力培養的信息技術系列課程教學改革與精品課程建設研究大學計算機課程報告論壇論文集.北京：高等教育出版社，2008；302-303